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조성진 교수 공동연구팀, 'ACS Nano' 논문 게재

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조성진 교수 공동연구팀, 'ACS Nano' 논문 게재 사진1

전기장 이용해 100배 이상 빠르게 기름만 쏙쏙 걷어내는 최첨단 필터 개발

나노 섬유와 전기장 이용, 초미세 오일 에멀젼 99% 이상 걸러 

 

기계공학부 조성진 교수 공동연구팀이 전기장을 이용해 100배 이상 빠르게 기름만 쏙쏙 걷어내는 최첨단 필터 개발했다.

조성진 교수, 박찬 연구원과 포스텍의 임근배 교수팀, MIT 권혁진 박사의 공동 연구로 수행된 이번 연구결과는 나노 분야의 국제 저명학술지 'ACS Nano(IF15.881)' 10월 26일에 표지 논문으로 게재됐다. (논문 제목: Comprehensive Electrokinetic-Assisted Separation of Oil Emulsion with Ultrahigh Flux) 

최근 ESG(Environment, Social, Governance)에 대한 관심이 높아지는 가운데 공동 연구진은 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 기존의 필터와 차별되는 신개념 필터를 개발했다. 

산업체에서 발생되는 유폐수나 바다에 쏟아져 나오는 기름을 안전하게 거르기 위해서는 고효율 필터 기술이 필수적이다. 이에 작은 기름방울(나노 에멀전)을 분리하기 위해서는 더 작은 직경을 가지는 필터로 제작할 필요가 있으나 작은 크기의 기공은 압력이 많이 걸려 효율과 속도가 줄어든 단점이 있었다. 

하지만 연구진이 개발한 기술을 이용하면 나노 크기의 초미세 기름방울까지 기존 대비 100배~10000배 빠른 속도로 분리해 낼 수 있다. 

연구진은 초미세 기름방울이 전기적 극성을 띤다는 사실에 착안해 전기장을 발생시킬 수 있는 특수 필터와 나노 섬유구조를 이용해 기름을 분리할 수 있는 기술을 개발했다. 

특히, 공기중과 다르게 수중에서는 일반 정전기 필터를 사용할 수 없기 때문에 이온을 선택적으로 투과할 수 있는 다중 공극 음이온 교환막 (multiscale-pore cation exchange membrane, MP-CEM)을 개발해 수중에서도 전기장을 발생시킬 수 있는 기술을 개발했다. 

조성진 교수는 "KF94 마스크의 정전기 필터와 유사하게 전기장을 발생시켜 미세 입자를 걸러내는 아이디어를 착안했다"며, "이번 연구결과는 현존하는 오일 필터 연구 중 최고의 속도로 이 기술이 상용화된다면 기름 유출과 같은 해양 오염과 기업에서 발생되는 유폐수를 처리와 같이 하는 대용량 물기름 분리 처리에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 전망된다"고 밝혔다. 




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